Автоматични системи за управление на асфалтополагачи - дълготрайни активи

Съвременните автоматични системи за управление, които контролират и поддържат напречния и надлъжния профил на настилката, заедно с технологиите за непрекъснато настилка създават условия за изграждане на пътища с отлично качество.

Роботизирана тотална станция Trimble ATS

Началото на тази посока беше положено от аналогови устройства, които работят с механични средства за копиране на основната повърхност - къса ски, многоподпорна ски, копиращ низ. Тези инструменти, с всичките им недостатъци, позволиха да се направи значителна крачка напред в подобряването на качеството на стила и устройствата за работа с тях продължават да се произвеждат. Така немската компания MOBA-Mobile Automation AG доставя аналогови сензори и контролери от семейството G176/S276.

Сензорната сонда се опира на ски или се плъзга по низа и предава сигнали към управляващия блок - контролера, който изчислява отклоненията от зададената височина и изпраща коригиращи команди към хидравличната система на стекера - хидравличните цилиндри повдигат или спускат плочата. Ако характеристиките на управляващия сигнал не съвпадат с характеристиките на хидравличната система, тогава работата на хидравличните цилиндри ще бъде забавена или, обратно, прекалено рязка, което ще наруши равномерността на покритието. Особено внимание трябва да се обърне на съгласуваността на работата на хидравличните системи на конкретни модели асфалтополагачи и аналогови системи за управление, базирани на препоръките на производителите.

Павета ABG Titan оборудван с MOBA-matic

И това не е единствената трудност при работа с механичен инструмент. Ските с много опори са обемисти и създават трудности при транспортирането, монтажа и използването им. Тя работи навънработните размери на стекера, което означава, че неговият обхват е ограничен. Ските се плъзгат по всички издутини, които срещат по пътя си, като съответно „надценяват“ средната височина. Може да залепне и да причини повреда на покритието. Инсталирането и демонтирането на копирната струна е трудоемък процес, а използването й на тъмно е трудно. Освен това нито кордажът, нито дори ските отговарят напълно на изискванията на проекта.

Съвременните цифрови системи за управление, които използват ултразвукови и лазерни датчици за височина, както и системите с конструктори на самолети и тотални станции, нямат тези недостатъци. За разлика от аналоговите системи, цифровите системи могат да се настройват към хидравликата на асфалтополагащата машина. Разработените стандарти за цифров интерфейс позволяват да се завърши системата от модули от различни производители и да се разширят едно- и двумерните системи до триизмерни. 3D системите откриха нови възможности за настилка със сложни профили в точно съответствие с проекта и без маркировка върху терена.

Система ROADware RSS на павета Vogele

Значителна стъпка напред в стандартизацията беше появата на цифровата шина CAN (Controller Area Network). Тази успешна разработка беше въведена в автомобилната индустрия от Робърт Бош през 80-те години на миналия век, след което беше стандартизирана от ISO и SAE и стана широко разпространена в много индустрии.

Топологията на CAN мрежата е линейна шина с крайни резистори в двата края. Мрежовите възли и захранването са свързани последователно един с друг чрез екраниран кабел. Теоретично към шината могат да се свържат неограничен брой възли - сензори, управление и изпълнителни механизми, но шинатаограничена по дължина. Има ефективен механизъм за откриване и локализиране на грешки, шината е устойчива на електромагнитни смущения и автоматично изключва дефектните възли. Сега нямате нужда от огромни снопове кабели, мрежата се разширява лесно и не изисква допълнителни кабели.

Разработена е стандартна версия на CAN мрежата, която управлява хидравликата на асфалтополагащите машини. За машини, оборудвани с CAN интерфейс, MOBA доставя модулната система MOBA-maticCAN. Неговият цифров контролер DLSII обработва данни и изпраща управляващи сигнали към хидравличната система на асфалтополагащата машина. Чрез единия конектор контролерът е свързан кабелно към блока на хидравличната система за управление на тротоарната плоча, през втория конектор - към сензора, който контролерът разпознава автоматично, незабавно превключвайки в работен режим.

Контролер Moba DLSII на павета Demag

Когато към контролера са свързани два или повече сензора, кабелите от тях се свързват с тройници. За контрол на надлъжния профил се използва сензорът Sonic-Ski, оборудван с пет ултразвукови сензора, които измерват височината на пет точки на сегмент от 25,30 см. В този случай най-големият и най-малкият резултат се изхвърлят, а останалите три се осредняват. По този начин, чрез елиминиране на единични отклонения или произволни препятствия, Sonic-Ski дава надлъжен профил, който е по-близък до дизайна. Шестият сензор, разположен под прав ъгъл спрямо останалите, е проектиран да измерва скоростта на звука при специфични атмосферни условия и да прави корекции на резултатите от измерването.

Равномерността на повърхността се подобрява чрез комбинация от три сензора Sonic-Ski, монтирани върху лека 12-метрова греда - аналог на дълга ски. Всеки сензор работи точно като един сензор, изчислявайки средната височина на три точки, но контролерът все ощевреме осреднява показанията на трите сензора. Moba нарича този инструмент Big-Sonic-Ski. За да работите в двуизмерно пространство, като контролирате не само надлъжния, но и напречния наклон, използвайте сензора за наклон Digi-Slope. Вибрациите и топлината се компенсират от специални механизми.

Интересна алтернатива на дългите ски е разработена от холандската компания ROADware. Неговата RSS (Road Scanning System) система е свързана с вече инсталирана система за управление. Той замества сензора за височина и се състои от два компонента: лазерен скенер и контролен панел, които са свързани последователно към контролера.

Призма част от системата Leica 3D

Скенерът се монтира на височина от 2,2,5 m над пътната настилка върху страничната плоча или върху страничното опорно рамо на плочата на стакера. Тя сканира до 30 м пред и зад него извън или вътре в работното пространство на паветата, т.е. системата може да се използва при асфалтиране например по градски улици или тесни пътища, където използването на инструмент, излизащ извън страничното пространство на плочата, е трудно или невъзможно. Скенерът генерира лазерен импулс и регистрира отражението му. Въз основа на времето за пътуване на импулса до покритието и обратно, скенерът изчислява разстоянието до повърхността. За 13 µs скенерът сканира сектор от 180°, като измерва разстоянието през всеки градус. Данните от измерването се изпращат на компютър, който филтрира значителните отклонения и от останалите точки изчислява средната височина на повърхността.

Преди започване на работа системата получава референтна точка, "мъртва зона" - сегмент от зоната на сканиране, който попада върху замазката, и минималния дял на надеждни точки в масива от измервания (55,80%). В зависимост от конкретния път иатмосферни условия дължината на зоната на сканиране се намалява (но не по-малко от 9 m) и се променя височината на скенера. В България една от първите пътностроителни организации, които използват системата RSS, е петербургската фирма ООО Дорожник-92.

Роботизирана тотална станция Leica TCA2003

При полагане на големи площи, както хоризонтални, така и наклонени, включително двустранни, като сензор за височина се използва лазерен приемник, например Moba LS-250. Монтира се на височина до 4,5 м на мачта на страничната стена на табелата. В зоната на видимост е поставен ротационен лазерен конструктор на равнина, работещ на дължина на вълната 670.1000 nm. Лазерният лъч, въртящ се около хоризонталната ос, образува равнина около строителя. По време на движението на паветата, приемникът реагира на отклонения от тази равнина и изпраща съответен сигнал към контролера, който от своя страна коригира позицията на дъската.

Съгласно същите принципи като компанията MOBA, японската корпорация Topcon изгражда своята моделна гама оборудване. Неговото последно поколение Paver System 5 (съвместим с предшественика си System 4) включва LCD контролер, който свързва сензори за наклон, ултразвукови сензори за височина, аналог на дългите ски Smoothtrac, който включва четири сензора Sonic Tracker II върху лек дълъг носач. Вместо сензори за височина можете да свържете лазерен приемник Topcon 9130, който работи с конструктора на самолети RT-5S.

За изпълнение на сложни проекти с чести промени в профила на пътя, наклони, завои, системата MOBA-matic може да бъде разширена до триизмерна с помощта на комплекса Leica Machine Guidance System - Road Paver (LMGS-P) от швейцарската компания Leica Geosystems. Бордови компютър (Leica MachineКомпютър MPC) със сензорен екран. Двуосен сензор за наклон и призма, монтирани на мачтата на страничното опорно рамо на дъската, са свързани към компютъра.

Повърхности, подредени с лазерен конструктор на равнини

Роботизираната тотална станция Leica (серия TPS1200, TCA1800, TCA2003, TC2003) със заредените данни за проекта се изнася на удобно място в зоната на видимост (до 600 m) и се свързва с координатната система на строителната площадка с помощта на две или три референтни точки. Тоталната станция автоматично следи призмата и чрез свързания към нея радиомодем (TCPS27S) предава данни за текущото положение на призмата към бордовия компютър, който също получава допълнителни геометрични параметри от сензора за наклон. На тяхна база компютърът създава триизмерен модел на замазката и го съпоставя с проекта. Когато се открие отклонение, компютърът изпраща сигнал до контролера или контролерите MOBA-matic, така че те да коригират позицията на плочата. Когато стакерът напусне зрителното поле на тахеометъра, той се прехвърля на ново място. За да се предотврати бездействието на паветата през това време, което противоречи на изискванията за непрекъснато асфалтиране, е разработена схема с две тотални станции, между които асфалтополагачът превключва с помощта на софтуерната помощна програма Leapfrog Assistant.

Подобна триизмерна система предлага американската компания Trimble Navigation Limited. Неговият комплекс BladePro 3D или GCS900 се монтира на асфалтополагащи машини, както и на пътни фрези и булдозери. Комплексът включва бордови компютър, универсален софтуер Terramodel, призма, монтирана на телескопична мачта на изравнителната плоча, роботизирана тотална станция Trimble ATS, сензори за надлъжни и напречни наклони.

Системаможе да работи и в 2D режим с лазерни приемници и конструктор на самолети или с ултразвукови сензори за височина, които също се доставят от компанията. След свързване на тоталната станция и включване на системата, тя самостоятелно намира призмата и след това постоянно следи нейната позиция. Честотата на определяне на координатите му може да бъде зададена до 6 пъти в секунда.

Лазерни рендета Leica

Тоталната станция предава координати чрез радиомодем към бордовия компютър, в който се зареждат проектни данни. Компютърът сравнява данните от тоталната станция и сензорите за наклон с проектните данни и изчислява коригиращи действия за хидравличната система, които се извършват автоматично или, ако е необходимо, ръчно от оператора, който се ръководи от информацията, изобразена на сензорния екран на компютъра. Topcon System 5 също може да се разшири до 3D - Topcon 3D Machine Control. Съставът му е подобен - бордови компютър, призма, тахеометър и сензори за наклон.

При използване на системи с роботизирани тотални станции работата се извършва по-бързо, тъй като трудоемките операции по изнасяне на проекта в природата и контрол след всяко преминаване на машината са сведени до минимум.

Системата осигурява цялостно изпълнение на сложни проекти с описание на криви, завои и др. с висока точност, елиминирайки преразхода на асфалт, тъй като пластовете са постоянно равни. Оборудването включва няколко компактни модула, т.е. няма трудности при монтиране, демонтаж, маневриране на асфалтополага и транспортиране на оборудването, както например е случаят с много опорни ски или корда. Освен това, ако няма контакт с повърхността, тогава няма механично износване на компонентите на системата и влиянието на основната повърхност върхуравномерност на положения слой. Работата може да се извършва денонощно: операторът се ръководи "от инструменти". За да обвържете тоталната станция с координатната система, е възможно да свържете GPS приемник към нея.

---